To tylko jedna z 6 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
KRYTYCZNE STĘŻENIE MICELIZACJI SURFAKTANTU
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie krytycznego stężenia micelizacji (KSM)
surfaktantu kationowego metodą konduktometryczną.
Podstawy teoretyczne
Zdolność surfaktantów (związków powierzchniowo czynnych) do tworzenia micel, czyli
wielocząsteczkowych agregatów wynika z ich specyficznej budowy. Zawierają one
fragment hydrofobowy oraz polarną grupę funkcyjną o charakterze hydrofilowym (Rys.
1).
część hydrofobowa
część hydrofilowa
Rys.1. Ogólna budowa cząsteczki surfaktantu
Ze względu na rodzaj tej ostatniej wyróżniamy surfaktanty:
1) kationowe, np. czwartorzędowe sole amoniowe
2) anionowe, np. siarczan dodecylosodowy C12H25OSO3Na (SDS)
3) o charakterze jonów obojnaczych (ang. zwitterionic surfactants)
4) niejonowe, np. alkohole posiadające łańcuch polioksoetylenowy,
RO(CH2CH2O)nCH2CH2OH
Surfaktanty zachowują się w specyficzny sposób w roztworze wodnym. Ugrupowanie o
charakterze polarnym jest silnie solwatowane przez cząsteczki wody, natomiast reszta
hydrofobowa nie wykazuje takiego powinowactwa. Odmienny charakter oddziaływań
dwóch fragmentów cząsteczki z wodą prowadzi do tworzenia różnego typu
uporządkowanych struktur. Jedną z nich jest monomolekularna warstwa na swobodnej
powierzchni wody − część hydrofilowa skierowana jest do wnętrza fazy wodnej,
natomiast hydrofobowa − w kierunku fazy gazowej (Rys. 2).
1
powietrze
woda
Rys. 2. Schemat monomolekularnej warstwy cząsteczek surfaktantu na granicy faz wodapowietrze.
W rozcieńczonych roztworach, poniżej wartości KSM (ang. critical micelle
concentration − CMC) występują wyłącznie cząsteczki monomeryczne. Po osiagnięciu
wartości KSM w głębi roztworu powstają tak zwane micele. Części hydrofobowe grupują
się tworząc wewnętrzny rdzeń agregatu, natomiast części hydrofilowe zwrócone są w
kierunku fazy wodnej. Micele mogą mieć różne kształty − najczęściej spotykane są
micele sferyczne, elipsoidalne i cylindryczne, liposomy oraz twory dwuwymiarowe, tzw.
lamelle. (Rys. 3)
Rys.3. Typowe micele tworzone przez surfaktanty (Physics and Chemistry of Interfaces,
H.-J. Butt, M. Kappl, 2003 Wiley-VCH Verlag & Co. KGaA)
Micele sferyczne składają się przeciętnie z 30−100 molekuł i mają średnicę kilku
nanometrów. Średnia liczba cząsteczek tworzących micelę nazywana jest liczbą agregacji
miceli.
2
Termodynamika tworzenia miceli
Standardowa entalpia swobodna tworzenia miceli ∆GM jest parametrem
termodynamicznym charakteryzującym dany surfaktant i jest ściśle powiązana z
wartością KSM.
Dla niskich stężeń surfaktantu (poniżej KSM) jego potencjał chemiczny (µsr) zmienia się
logarytmicznie ze stężeniem (przy założeniu doskonałości roztworu), co wyrażone jest
równaniem (1) oraz przedstawione na Rys.4:
µsr = µs0 + RT lnc
(1)
gdzie µs0 - standardowy potencjał chemiczny surfaktantu w danym rozpuszczalniku
(przyjmujemy, że stanem standardowym jest stężenie 1 mol/dm3)
µs0
∆GM
µmiceli
KSM
1
stężenie
Rys. 4. Zależność potencjału chemicznego surfaktantu od stężenia.
Po osiągnięciu
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)